連拱隧道圍巖變形規(guī)律研究.pdf

1、近年來我國高速公路處于快速發(fā)展時期。在我國中西部山嶺地區(qū)由于受地形和地質(zhì)條件限制，許多越山公路選用了連拱隧道。連拱隧道由于跨度較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其穩(wěn)定性是目前研究的熱點(diǎn)問題，尤其是圍巖變形規(guī)律及允許變形值等問題亟待解決。 本文采用室內(nèi)相似材料模擬實驗、現(xiàn)場監(jiān)測與綜合分析、有限元分析及數(shù)值擬合分析等方法，研究連拱隧道由于開挖影響而引起的圍巖水平位移和拱項沉降等變形規(guī)律，建立了圍巖變形的預(yù)測模型，推導(dǎo)出圍巖水平位移和拱頂沉降等預(yù)測公式

2、，并將其應(yīng)用到類似條件的連拱隧道的工程設(shè)計、施工、安全管理及變形監(jiān)測等工作中，直接指導(dǎo)連拱隧道工程建設(shè)。 通過對連拱隧道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析、實驗研究和有限元理論分析，得到圍巖位移變化的基本規(guī)律：在隧道寬度一定的條件下，圍巖類型是引起位移值變化的主要因素，II類圍巖比III類圍巖引起的位移量大；施工方法不同，圍巖位移的大小和分布不同，中導(dǎo)洞法施工引起的位移量最小，三導(dǎo)洞法引起的位移量較大；施工過程引起的最大徑向位移發(fā)生在拱頂部

3、分，其次為腰部和邊墻，中墻處位移最小，所以在實際施工中應(yīng)加強(qiáng)拱頂位移的監(jiān)測與控制。 在對連拱隧道大量監(jiān)測數(shù)據(jù)及室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值分析和統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合有限元理論的動態(tài)位移分析方法，分析得到連拱隧道II類、III類圍巖條件下拱項沉降和水平位移的允許變形值；并且，對類似條件連拱隧道施工過程的圍巖位移進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果令人滿意。 采用相似材料模擬實驗方法成功地模擬了三導(dǎo)洞、雙導(dǎo)洞和中導(dǎo)洞拓展法施工引起的II類、III類圍

4、巖位移變化情況，對位移的大小和分布規(guī)律進(jìn)行比較分析后得到：中導(dǎo)洞拓展法施工引起的圍巖位移小且施工方法簡單，該施工方法是一種值得推薦的新方法。這樣，為目前我國在II類圍巖中修建連拱隧道采用的方法增加了比選方案。 通過有限元數(shù)值分析研究和變形監(jiān)測得到：連拱隧道在整個施工過程中，出現(xiàn)4個較大變形量的集中區(qū)域，即邊墻底部變形區(qū)、中墻底部變形區(qū)、中墻 頂部變形區(qū)及左右兩洞的邊墻部位變形區(qū)。這4個集中變形區(qū)的圍巖變形對整個隧道的穩(wěn)定